Проницаемость водорода во фторидно-оксидных расплавах

Abstract

Анализ всей совокупности имеющихся в рассмотренной области сведений позволяет сделать вывод, что проницаемость водорода в флюсовых расплавах, которые используются для переплава, оказывается сравнительно высокой. Вследствие чего открытый процесс переплава не обеспечивает необходимой защиты переплавляемого металла от водорода. Нами проведено сначала систематическое исследование проницаемости водорода ряда более всего широко применяемых в промышленности стандартных флюсов ЭШП, a затем с учетом полученных результатов начата попытка поиска новых флюсовых композиций, которые обеспечивают эффективную защиту от водорода переплавляемых сталей. Разработка новых составов флюсов проводилась на основе широко применяемых в металлургии компонентов: CaF2, CaO, MgO, Al2O3 и SiO2. Для снижения же их проницаемости водородом и уменьшение флокеночувствительности переплавляемых конструкционных сталей исследовалась эффективность введения в них оптимальных добавок фторидов, хлоридов и оксидов некоторых гидридообразующих элементов (Ca, Li и Cе). Методика проведения исследовательских плавок оставалась стандартной. При переплаве стали марки 08Х18Н10Т найдено, что для данной марки стали величина QН в зависимости от основности флюсов меняется по экстремальному закону с максимумом QН при основности в пределах 1,5...1,7. Относительно ЭШП стали 08Х18Н10Т исследованны водородозащитные свойства некоторых исследовательских флюсов, избранных главным образом на основе систем CaO – SiO2 и CaF2 – CaO – SiO2. Показано, что для обеспечения удовлетворительных водородозащитных свойств фторидно-оксидных флюсов снижения в них содержимого CaF2 ниже 25 % нецелесообразно. Найдено два оригинальных флюсовых состава, которые обеспечивают снижение значения QН по сравнению с лучшими стандартными флюсами. Для конструкционных сталей 40ХН, 15Х3НМФ определенны величины QН в условиях переплава их с применением как стандартных, так и исследовательских флюсов, составленных на основе системы CaF2 – CaO – Al2O3 – SiO2 с добавлением к ним в разных комбинациях фторидных, хлоридних и оксидных соединений сравнительно с распространенными сильными гидридообразующими элементами (Li, Cе и Y). Установлено, что для избранных сталей водородозащитные свойства стандартных флюсов неудовлетворительные (величины QН находятся в пределах 1,95...3,46) Найдено, что оптимальные соединения основных компонентов флюса и добавок соединений гидридообразующих элементов, которые вводят в них, позволяют снизить величины QН к значениям существенным образомменьших 1,5. Из полученных материалов некоторые исследовательские составы флюсов рекомендованы дляпрактического использования в процессах электрошлакового переплава исследованных конструкционных сталей.

The analysis of all set of information in the considered area suggests that the permeability of hydrogen in the flux melts, which are used for remelting, is relatively high. The result is that an open process of melting does not provide the necessary protection of remelted metal from hydrogen. We carried out firstly a systematic investigation of hydrogen permeability of the most widely used in industry standard electroslag remelting fluxes, and then considering the results, was initiated the attempt to find new flux compositions which provide effective protection against hydrogen in remelted steels. The development of new flux compositions was based on the widely used in metallurgy components: CaF2, CaO, MgO, Al2O3 and SiO2. In order to reduce the permeability of hydrogen and sensitivity to flocs of remelted structural steels was investigated the efficiency of introduction to them optimal additives of fluorides, chlorides and oxides of some hydride-forming elements (Ca, Li, and Ce). The methodology of the research heats remained the standard. When remelting steel 08Х18Н10Т, it was found that for a given grade of steel quantity QН, depending on the basicity of flux, changes according to the extreme law with a maximum QН at the basicity within 1,5...1,7. Regarding the electroslag remelting of steel 08Х18Н10Т were researched hydrogen-protective properties of some research fluxes selected primarily on the basis of systems CaO – SiO2 and CaF2 – CaO – SiO2. It is shown that to ensure satisfactory hydrogenprotective properties of fluoride-oxide fluxes reducing in them CaF2 content below 25% is inappropriate. Were found two original flux compositions that reduce the value QН compared to the best standard fluxes. For the structural steels 40ХН, 15Х3НМФ quantity QН are identified in the conditions of their remelting, using both standard and research fluxes, drawn up on the basis of system CaF2 – CaO – Al2O3 – SiO2 with the addition to them of a variety of combinations of fluoride, chloride and oxide compounds compared to the widespread strong hydride-forming elements (Li, Ce and Y). Found that for selected steels hydrogen-protective properties of standard fluxes are unsatisfactory (values QН are within 1,95 ... 3,46). Found that optimal compounds of major flux components and a hydride-forming elements additive compounds which are introduced into them, can reduce QН values to values significantly below 1,5. From the received materials, some research fluxes are recommended for practical use in electroslag remelting processes of studied structural steels.